Traitement et valorisation de sédiments de dragage phosphatés en technique routière PDF Download
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Author: Moussa Dia Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Le dragage des sédiments est nécessaire afin de maintenir le transport et les activités maritimes mais les sédiments extraits sont souvent pollués en métaux lourds et en composés organiques. Face à la nécessité du dragage et à la pollution, la société Solvay a mis au point un procédé permettant de traiter les sédiments dragués pour envisager une valorisation : le procédé Novosol®. Ce procédé a pour but de stabiliser les métaux présents dans les sédiments par phosphatation (ajout d'acide phosphorique H3PO4) et de dégrader la matière organique par calcination à 650°C. Un acide phosphorique pur est habituellement utilisé pour l'étape de phosphatation. Cependant, dans la présente étude plusieurs acides phosphoriques de nature et de sources différentes fournis par la société PRAYON ont été utilisés. Les principales caractéristiques de deux sédiments traités avec plusieurs types d'acides phosphoriques sont présentées dans cette thèse. D'un point de vu mécanique les formulations effectuées avec les sédiments traités sont conformes aux normes routières. L'étude environnementale a montré que les quantités de métaux lourds relarguées par les matériaux formulés à partir des sédiments traités sont inférieures aux seuils fixés par la législation en vigueur. Les résultats obtenus avec les différents types d'acides sont similaires. Cela permet d'envisager l'utilisation des sédiments de dragage traité Novosol® en technique routière.
Author: Moussa Dia Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Le dragage des sédiments est nécessaire afin de maintenir le transport et les activités maritimes mais les sédiments extraits sont souvent pollués en métaux lourds et en composés organiques. Face à la nécessité du dragage et à la pollution, la société Solvay a mis au point un procédé permettant de traiter les sédiments dragués pour envisager une valorisation : le procédé Novosol®. Ce procédé a pour but de stabiliser les métaux présents dans les sédiments par phosphatation (ajout d'acide phosphorique H3PO4) et de dégrader la matière organique par calcination à 650°C. Un acide phosphorique pur est habituellement utilisé pour l'étape de phosphatation. Cependant, dans la présente étude plusieurs acides phosphoriques de nature et de sources différentes fournis par la société PRAYON ont été utilisés. Les principales caractéristiques de deux sédiments traités avec plusieurs types d'acides phosphoriques sont présentées dans cette thèse. D'un point de vu mécanique les formulations effectuées avec les sédiments traités sont conformes aux normes routières. L'étude environnementale a montré que les quantités de métaux lourds relarguées par les matériaux formulés à partir des sédiments traités sont inférieures aux seuils fixés par la législation en vigueur. Les résultats obtenus avec les différents types d'acides sont similaires. Cela permet d'envisager l'utilisation des sédiments de dragage traité Novosol® en technique routière.
Author: David Colin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 362
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Ce travail de recherche concerne la valorisation de sédiments fins de dragage en technique routière. L'objectif est d'élaborer un matériau susceptible d'être employé en couche de forme. La première partie de l'étude porte sur la réduction de la teneur en eau du matériau dragué. Après une présentation de différents procédés permettant de réaliser ce pré-traitement de déshydratation, l'utilisation de floculants est expérimentée pour mener à bien cette séparation des phases solide-liquide des sédiments. Par la suite, le traitement des sols en technique routière est exposé. Les différents produits utilisés ainsi que la méthodologie appliquée aux sols en vue de leur utilisation en remblai et en couche de forme sont détaillées. L'étude expérimentale du traitement des sédiments est ensuite entreprise. Les différentes phases menées permettent alors, à travers l'analyse des exigences mécaniques à satisfaire, de juger de la possibilité de valoriser les sédiments traités en matériau routier.
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Face aux problématiques de gestion des sédiments de dragage portuaire, aujourd'hui, il apparait nécessaire de trouver des solutions potentielles de valorisation permettant de répondre efficacement à ces problématiques. La valorisation en génie civil, des sédiments des port de Saint Louis et de Dunkerque, présente une solution alternative à la gestion de ces matériaux. les travaux menés dans le cadre de cette thèse se focalisent d'une part, sur la valorisation des sédiments de Saint louis en technique routière et d'autre part, sur la valorisation des sédiments de Dunkerque en béton ainsi qu'en granulats artificiels. Après la caractérisation physico-chimique, minéralogique et mécanique, l'impact environnemental des sédiments bruts du Port de Saint Louis et le potentiel d'utilisation de ces matériaux en technique routière sont évalués. L'étude de formulation de matériaux, pour une utilisation en couche de fondation, s'est fondé sur une méthode expérimentale de détermination de compacité maximale. les mélanges granulaires optimaux remplissent les conditions d'utilisation en couche de fondation sont ensuite évalué au travers d'essais de lixiviation. La partie béton concerne la formulation des bétons à base de sédiment. Après la caractérisation de ces matériaux, trois bétons ont fait l'objet d'une étude de durabilité face à l'attaque sulfatique externe associé à une caractérisation non destructive en vue d'étudier l'influence d'incorporation des sédiments sur les propriétés des bétons. La partie granulats artificiels présente d'étude de faisabilité de granulats à base de sédiments, l'assiette granulaire et la technique de big-bag sont les deux méthodes de confection utilisées.
Author: Hakim Hamdoun Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 300
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Chaque année environ 57 millions de tonnes de sédiments sont dragués dans les ports de la Manche dont 90 % sont rejetés en mer. Du fait de la réglementation interdisant l’immersion en mer de sédiments contaminés, ces matériaux présentent une problématique environnementale et un enjeu économique pour les gestionnaires de ports. Le projet SETARMS, dans lequel s’inscrit cette thèse, a pour but d’étudier la possibilité de valoriser ces sédiments en techniques routières. Dans cette optique, les sédiments de 13 ports de la Manche (anglais et français) ont été échantillonnés. Cette thèse de doctorat contribue à l'étude du comportement environnemental de ces sédiments en vue d’une valorisation par un traitement aux liants hydrauliques. Pour répondre à cet objectif, 3 axes sont développés : une caractérisation géochimique des sédiments bruts, une évaluation de l’enrichissement en éléments métalliques et métalloïdes et une étude de la mobilité de ces éléments dans des sédiments bruts et traités. La classification selon les seuils de références réglementaires caractérise l’ensemble des sédiments comme non immergeables. De plus, les calculs d'indices d’enrichissement et écotoxicologiques montrent des risques potentiels en As, Cd, Cu, Pb et Zn principalement liés à l’activité minière et aux apports fluviaux pour l’ensemble des échantillons. L’étude de mobilité réalisée par extractions chimiques (simples, séquentielles et cinétiques) montre une mobilité souvent élevée pour les éléments Cu, Pb et Zn ainsi que le caractère complémentaire de ces divers protocoles d'extractions et donc l’intérêt de les généraliser pour ce type d’étude.
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La thématique sur la valorisation des sédiments est en plein essor depuis plusieurs années. Elle concerne principalement les sédiments marins et fluviaux. Quant à ces derniers, ils présentent une composition physico-chimique particulière avec des teneurs en matière organique plus élevées et en minéraux plus faibles par rapport aux sédiments marins. De plus, par comparaison avec d'autres régions du territoire Français, les sédiments de la région Nord -Pas de Calais, sont caractérisés de “contaminés”. C'est la raison pour laquelle plusieurs travaux de recherche sont entamés afin de trouver de nouvelles pistes de développement des sédiments fluviaux en génie civil. L'objectif principal de ce travail de recherche est de proposer une solution pour l'utilisation des sédiments de dragage principalement trois sédiments fluviaux provenant de la région Nord-Pas-de Calais pour une valorisation en couche d'assise routière, en éco modelé paysager et pour l'élaboration de matériaux cimentaires. Du point de vue gestion expérimentale, le choix des sédiments et des mélanges a été fixé par les exigences de chaque filière de valorisation. Pour cela, un mélange du sédiment de Croix et Deûle a été choisi pour la valorisation en butte paysagère, une formulation à base du sédiment de la Deûle et du Hem a été étudiée pour une valorisation en technique routière. Quant à la valorisation en matériaux cimentaires, on avait utilisé le sédiment de la Deûle. Le choix des différentes formulations avait été validé par un modèle mathématique d'aide à la décision.Ce travail a été réalisé en collaboration avec le GPMD et LMCU.
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En France, les volumes de sédiments de dragage générés chaque année pour la maintenance des ports et des voies navigables sont estimés à environ 50 millions de mètres cubes. La gestion de ces sédiments représente un enjeu économique, social et environnemental pour les gestionnaires. Aujourd'hui, l'une des solutions privilégiées est le développement de la gestion à terre de ces matériaux, qui consiste à les réutiliser comme matières premières secondaires en substitution partielle ou totale de matières nobles. De nombreux travaux de recherche ont été effectués sur la problématique de la valorisation des sédiments de dragage et de curage et de nouvelles filières sont actuellement toujours à l'étude (ciments, enrochements pour travaux maritimes et fluviaux, bétons cellulaires, granulats artificiels, etc.). Ce travail de thèse s'inscrit dans un contexte d'économie circulaire et vise à permettre le développement d'une gestion durable et responsable des ressources naturelles non renouvelables. Ceci à travers la réutilisation des sédiments de dragage dans la formulation de matériaux composites traités par des liants thermodurcissables ou thermoplastiques. Ainsi, après un travail de synthèse bibliographique sur les principales propriétés des sédiments de dragage, les méthodes de formulation des mortiers polymères et les modalités d'intégration des matériaux alternatifs dans ces matrices sont été décrites. Les expérimentations portent plus particulièrement sur la formulation de matériaux à partir de polymères thermodurcissables (résines de type Epoxy ou Polyester) et thermoplastiques (plastiques recyclés issus du tri des déchets). La validation des performances techniques des formulations optimisées pour chacun des traitements a été effectuée pour des usages en revêtements de sols ou en granulats légers dans des bétons hydrauliques. Enfin, la dernière partie de la thèse a été consacrée à l'étude de l'acceptabilité environnementale des nouveaux matériaux à travers la réalisation des essais de lixiviation dynamique sur monolithes. Les travaux menés ont permis de démontrer la faisabilité technique et environnementale de la valorisation des sédiments en tant que charge minérale dans des matrices polymères, avec des taux d'incorporation de sédiments significatifs pouvant atteindre jusqu'à 80 %. Ce qui confirme l'intérêt de cette typologie de traitement pour la valorisation des sédiments de dragage.
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Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre du procédé NOVOSOL® (développé par le groupe Solvay) qui vise la décomposition des matières organiques et la stabilisation des métaux lourds dans les sédiments de dragage par phosphatation. L'objectif essentiel est la compréhension des mécanismes de stabilisation des polluants métalliques et la production de résidus à propriétés contrôlées pour, à terme, favoriser la valorisation matière de ces résidus traités. Le procédé de traitement comporte les étapes de traitement chimique de phosphatation de séchage et de calcination des sédiments phosphatés. Un accent particulier a été porté sur l'évaluation du procédé par la méthode d'extraction séquentielle et par des tests de lixiviation. Concernant la matière organique, les résultats obtenus lors de cette thèse ont permis de déterminer les cinétiques de décomposition de ces composés de même que leur famille chimique en fonction des différentes conditions expérimentales. En ce qui concerne les métaux lourds, les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence le mécanisme de dissolution–précipitation qui gouverne la formation de phosphates insolubles. Ce sont ces phosphates qui sont à l'origine de la stabilisation des métaux. D'autre part une étude cinétique détaillée a permis de bien mettre en évidence les interactions des métaux avec les phosphates. Cette stabilisation des métaux lourds confirmée par les tests de lixiviation et par l'extraction séquentielle (méthode Tessier) a été renforcée par la calcination entre 300 et 1100°C. La calcination s'est traduite par trois résultats essentiels, la dégradation des matières organiques, la cristallisation et le frittage (densification) des phases minérales phosphatées pour les rendre insolubles, et le contrôle des propriétés finales (densité et surface spécifique) des residus solides en fonction des conditions expérimentales. Une des originalités de cette thèse est la mise en évidence par l'extraction séquentielle de la répartition des métaux lourds et du phosphate dans cinq fractions respectives du sédiment. Cela a permis de mieux comprendre les processus de stabilisation observés et par conséquent d'améliorer le traitement de stabilisation
Author: Mouhamadou Al Amine Amar Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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En France, les besoins annuels en matériaux granulaires pour le secteur du BTP sont proches de 400 millions de tonnes dont 96% sont d'origine naturelle. Il est donc inéluctablement nécessaire de trouver des solutions alternatives dites éco-responsables notamment par la valorisation de sous-produits industriels (SPI) tels que les sédiments de dragage. Les sédiments de dragage marins sont désignés comme matière première secondaire dans le cadre de cette étude. Cependant, ces derniers peuvent présenter des niveaux de pollution variables, avec présence de matières organiques (5% à 30%), une teneur en eau relativement élevée (50% à 200%) et une granulométrie assez fine (≤ 300 μm). Ce qui requiert, de mettre en place, en vue d'une utilisation efficiente, des procédés de traitement qui permettront in fine d'améliorer certaines propriétés physico-chimiques du matériau. L'objectif de nos travaux porte sur le traitement physique et thermique des sédiments de dragage puis leur valorisation dans les matrices cimentaires. Nous menons d'abord une étude bibliographique autour de la problématique posée. Au plan expérimental divers études sont conduits : caractérisation physico-chimique, les effets du traitement sur les propriétés des sédiments, l'impact probable de la présence des sédiments dans les matrices cimentaires. Les matériaux cimentaires formulés seront par la suite analysés et caractérisés à quatre échelles: physico-chimique, mécanique, durabilité et environnementale. Une analyse des résultats mécaniques permet de suivre l'activité des sédiments et d'implémenter des lois de formulation adaptées.
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L’accumulation des sédiments au fond des cours d’eau et des ports pose un problème économique et environnemental. En effet, les particules les plus fines fixent une contamination à la fois organique (HAP, PCB, hydrocarbures) et inorganique (métaux lourds). Une législation de plus en plus sensible à la protection de l’environnement réglemente désormais le dragage et le relargage des sédiments. La société Solvay a mis au point un procédé de traitement baptisé Novosol®, basé sur l’immobilisation des métaux lourds par phosphatation et sur l’élimination des matières organiques par calcination.La valorisation des sédiments traités comme granulat de substitution dans les matériaux à matrice cimentaire fait l’objet de ce travail de thèse.La caractérisation de ces granulats a révélé une porosité et une absorption d’eau très élevées. Constitués par l’agglomération de particules plus fines ils se révèlent friables. Cependant, utilisés en substitution d’un sable de Seine classique pour la confection d’un mortier, l’étude expérimentale de valorisation a montré des gains de résistance à la compression uniaxiale, et ce, même pour une substitution complète du sable. Ces gains ont été attribués au phénomène de cure interne, à l’amélioration de l’interface pâte granulat ainsi qu’à un effet filler. Cela pourrait également expliquer la réduction observée de la perméabilité au gaz. La déformabilité des granulats conduit toutefois à un retrait de dessiccation élevé. Une formulation appropriée permet également l’obtention d’un matériau durable vis-à-vis, notamment, du gel/dégel ou de l’exposition à l’eau de mer.
Author: Moussa Dia
Author: Moussa Dia
Author: David Colin
Author: Hassane Azrar
Author: Hakim Hamdoun
Author: Issameddine Khezami
Author: Ilyas Ennahal
Author: Souhila Kribi
Author: Mouhamadou Al Amine Amar
Author: Franck Agostini
Author: Véronique Ruban